Silikon-Verkapselungsmaterialien für PV-Module · SilTRUST® E110 läßt etwa 3 % mehr Licht auf die Zelle treffen. Funktion: Zell-Einkapselung Materialeigenschafta) ... Messung

Silikon-Verkapselungsmaterialien

für PV-Module 12. Workshop „Photovoltaik-Modultechnik

Dr. Markus Putzer

12.-13. Nov. 2015 Copyright © 2015 Momentive Performance Materials Inc. All rights reserved. CONFIDENTIAL

2 Copyright © 2015 Momentive Performance Materials Inc. All rights reserved.

CONFIDENTIAL

Inhalt

• Momentive auf einem Blick

• Haltbarkeit: Silikon – ein elastischer Stein

• Silikone und EVA – zwei sehr unterschiedliche Polymere

• Verbesserte Licht-Transmission der Silikone

• Haltbarkeit: - Korrosionsbeständigkeit

- Damp Heat-Test

- Bewitterung

• Eliminierung des PID-Effekts

• Silikonmodulproduktion

• Spezialanwendungen

3

Momentive auf einem Blick

Globale Präsenz in vielen Industriesegmenten

Innovative Lösungen, die Kundenprobleme lösen

Nutzen von Musterlösungen aller Industrien

PRODUKT PORTFOLIO Kundenorientierte

Lösungen

29 Technologiezentren

5,000 Mitarbeiter

8,700 Kunden

Globale Kompetenz

Coatings

Elastomers

Elektronics

Sealants

Silanes

Specialty Fluids

Urethane Additives

Basic

ADDITIVES SECTOR

BASICS SECTOR

Ceramics

Quartz

QUARTZ & CERAMICS SECTOR

FORMULATED PRODUCTS SECTOR


CONFIDENTIAL

Haltbarkeit: Silikon – ein elastischer Stein

MPM-Silikon bietet sehr guten Schutz vor Korrosion der Bänder.

Die Si-O-Bindung ist einer der stärksten chemischen Bindungen.

Keine Phasenübergänge bei Silikon im Bereich

der PV-Arbeitstemperaturen

= konstante mechanische Eigenschaften.

Niedriger Modul im gesamten PV-

Temperaturbereich

= sehr gute Stressverteilung bei allen

Witterungsbedingungen

Chemische

Bindung Si-O Si-C C-O C-C

Durchschnittliche

Bindungsenergie

[kJ/mol] 452 360 358 347

0

1

2

3

4

5

6

7

8

0

100

200

300

400

500

600

700

800

-40 -20 0 20 40 60 80

E' [M

Pa]

E' [M

Pa]

Temperatur [˚C]

EVA

MPM-Silicone

Gute Haltbarkeit unter allen Bedingungen aufgrund chemischer,

thermischer und Strahlungs-Beständigkeit


CONFIDENTIAL

Silikon und EVA – zwei sehr unterschiedliche Polymere

SilTRUST® E110 läßt etwa 3 % mehr Licht auf die Zelle treffen.

Funktion:

Zell-Einkapselung Materialeigenschafta)

SilTRUST®

Silikon Org. EVA

Optische Ankopplung von Glas

an PV-Zelle

• Hohe Transmission [%] b)

• Anpassung des Brechungsindexes

0.988

1.446

0.980

1.461

Elektrische Isolierung von

Zellen und Bändern

• Hohe Durchschlagsfestigkeit [kV/mm]

• Hoher spez. Durchgangswiderstand [m]

37 c)

3.61012

25-35 d)

1013-1015

Mechanischer Ausgleich,

physikalische Trennung der

Komponenten

• Typ des Haftungsverlustes

• Niedriger Modul [N/mm2]

• Passende Bruchfestigkeit [N/mm2]

• Hohe Bruchdehnung [%]

Cohesive

0.4

1.9

414

Adhesive

2.2

19

566

Physikalischer und chemischer

Schutz der Zelle und Komp.

• Niedrige Härte [Shore A]

• Geringer Wassergehalt [%]

20

0.03

64

0.3

Thermische Leitfähigkeit • Hohe thermische Leitfähigkeit [W/mK] 0.2 0.2

a) Standardbedingungen: RT, 50%RH

b) Fraunhofer Daten, AM1,5 gewichtet

c) Dicke 0,4 mm

d) Dickebereich 0,5-0,25 mm

Materialeigenschaften von Silikon für bessere Haltbarkeit und Effizienz


CONFIDENTIAL

Verbesserte Licht-Transmission der Silikone

0,0

0,1

0,2

0,3

0,4

0,5

0,6

0,7

0,8

0,9

1,0

300 400 500 600 700 800 900 1000 1100 1200

Lic

ht

Tra

ns

mis

sio

n [

AM

1,5

= 1

00

@ 4

95

nm

]

Wellenlänge [nm]

AM 1.5, Silicone transmitted

AM 1.5, EVA transmitted

Differential spectrum

3,1% mehr Licht auf der Zelle



CONFIDENTIAL

Haltbarkeit: Korrosionsbeständigkeit

MPM-Silikon bietet sehr guten Schutz vor Korrosion der Bänder.

500 Stunden Damp Heat (85°C, 85% rel. Luftfeuchte)

Ag 100% Sn 96.5%

Ag 3.5%

Cu 100% Sn 60%

Pb 40%

Sn 62%

Pb 36%

Ag 2%

Glas

Band + MPM

Silikon

Glas

Band + EVA


CONFIDENTIAL

Haltbarkeit: Damp Heat-Test

SilTRUST® E110 überlebt mehr als 4000 Stunden Damp Heat.

80%

85%

90%

95%

100%

0 500 1000 1500 2000 2500 3000 3500 4000 4500

Isc

Damp Heat-Test [h @ 85˚C / 85%rF]

Kurzschlussstrom nach Damp Heat-Test

EVA

MPM Silicone

Einzelzell-Modul

IEC 61215 spec


CONFIDENTIAL

Haltbarkeit: Bewitterung

0%

50%

100%

150%

200%

250%

300%

350%

0 1000 2000 3000 4000 5000 6000 7000 8000 9000No

rmis

iert

er

Gelb

wert

Stunden

Gelbwert-Stabilität ["Florida" Test-Protokol, VW PV3930]

EVA

SilTRUST* E110

Test Bedingungen:

Xenon-arc Weatherometer (XAW) mit 0.55 W/m² bei 340 nm (Volkswagen PV3930, 1600 h korreliert mit etwa 1 Jahr realer

Florida-Bewitterung). Messung des Gelbwertes nach ASTM E313.

X (Delaminierung)

UV-stabilisiertes EVA vergilbt mit der Zeit. Silikon ist witterungsstabil.


CONFIDENTIAL

Eliminierung des PID-Effekts

SilTRUST®

E110

EVA

IV-Kurven vor und nach 48 Stunden @ 85°C/85%rF mit –600V (Einzelzellen) @ 200 W/m2 Strahlung.

Vorher Nachher

99.5%

59.3%


CONFIDENTIAL

Silikonmodulproduktion


• Prozessflexibilität

• Optionen bei den Ausgangsstoffen

• Exakt kontrollierbar, 100 %ige Vernetzung bei 80°C, Energieeinsparung!

• Robuste chemische Haftung, verbesserte Haltbarkeit

• Platzieren der Zellen •Dispensen des SilTRUST® •Glas & Vernetzen

• Löten • Kontaktierung

•Rückseitenauftrag •Rückseitenfolie* &

Vernetzen

* Rückseitenfolie kann auch eine 2. Glasschicht sein.

•Anschlüsse • Flip

Prozessflexibilität für zusätzliche Arbeiten während der Laminierung


CONFIDENTIAL

Spezialanwendungen: Farben- und Formenvielfalt

Bla

u

Rotb

raun

SilTRUST* E110x

Zusammenfassung:

• Langlebigkeit

• Moduleffizienz

• Flexibilität im

Produktionsprozess

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Dankeschön!

Dr. Markus A. Putzer Director EU Elastomers Technology & Technology Site Leader Elastomers Silicones & Quartz Division

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Silikon-Verkapselungsmaterialien für PV-Module · SilTRUST® E110 läßt etwa 3 % mehr Licht auf die Zelle treffen. Funktion: Zell-Einkapselung Materialeigenschafta) ... Messung